高一生物新陈代谢与酶和atpppt课件网

一、新陈代谢与酶 1.酶的概念：是活细胞产生的一类具有 作 用的 。绝大多数酶是 ，少数酶是 。,2.酶的特性 (1) ：催化效率是无机催化剂的1071013倍。 (2)专一性：一种酶只能催化 的化学 反应。 (3)酶需要适宜的条件： 、过碱或 都能使酶 而失去活性；而低温使酶 ，但 不会失活。,生物催化,有机物,蛋白质,RNA,高效性,一种或一类化合物,过酸,高温,分子结构破坏,活性降低,二、新陈代谢与ATP 1.能源物质类别 是细胞内的主要能源物质， 是生物体内储 存能量的物质，这些有机物中的能量 直接被生 物体利用， 是生物新陈代谢所需能量的直接来源。,糖类,脂肪,不能,ATP,2.高能磷酸化合物 是指水解时释放的能量在 以上的磷酸化 合物，ATP水解时释放的能量高达 ，因 此是一种高能磷酸化合物。,20.92 kJ/mol,30.54 kJ/mol,3.ATP结构简式 APPP，其中A代表 ，P代表 ， 代表 。,4.ATP与ADP的相互转化 ATP分子中 的那个高能磷酸键，易水解，也易 形成，水解时伴随有 ，重新生成时伴随有 ，其转化式可表示为：ATP Pi能量。对该转化式来说，物质 可循环利用，能量则不能循环利用。,腺苷,磷酸基团,高能磷酸键,远离A,能量释放,能量储存,ADP,5.ATP含量 ATP在细胞内含量 ，但它在细胞内的转化 ， 因此，细胞内ATP的含量总处于 ， 这对于维持生物体内部稳定的 具有重要意义。,很少,十分 迅速,动态平衡中,供能环境,6.ATP的形成途径 (1)对于动物和人：ADP转化为ATP时所需要的能量来自 作用中 释放出的能量。 (2)对于绿色植物：ADP转化为ATP时所需要的能量除来 自 作用外，还来自 作用。,呼吸,分解有机物,呼吸,光合,1.酶及其与无机催化剂的比较 (1)酶的本质及生理功能,（2）酶与无机盐催化剂的比较,2.酶的作用特性及相关实验验证 (1)酶的本质和生理作用的实验验证 酶是蛋白质 设计思路： 对照组：标准蛋白质溶液双缩脲试剂 出现紫色； 实验组：待测酶溶液双缩脲试剂 是否出现紫色。 通过对照，实验组若出现紫色，则证明待测酶溶液是蛋 白质，否则不是蛋白质。可以看出实验中自变量是待测 酶溶液和标准蛋白质溶液，因变量是是否出现紫色反应。同理，也可设计用吡罗红来鉴定酶是RNA的实验。,酶的催化作用 设计思路： 对照组：反应物清水 反应物不被分解； 实验组：反应物等量的相应酶溶液 反应物被分解。 实验中的自变量是相应的酶溶液的有无，因变量是底物是否被分解。,(2)有关酶特性的实验探究 酶的专一性 此实验中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同 酶溶液，因变量是反应物是否被分解。 a.设计思路一：换反应物不换酶 实验组：反应物相应酶溶液 反应物被分解； 对照组：另一反应物等量相同酶溶液 反应物不 被分解。,b.设计思路二：换酶不换反应物 实验组：反应物相应酶溶液 反应物被分解； 对照组：相同反应物等量另一种酶溶液 反应物不被分解。 此实验过程中要注意：第一、选择好检测反应物的试剂。如反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，验证酶的专一性、检测反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。第二、保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。,酶的高效性 设计思路： 对照组：反应物无机催化剂 底物分解速率； 实验组：反应物等量酶溶液 底物分解速率。 实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速率。 酶的适宜条件的探究 实验的自变量(即单一变量)为温度或pH，因变量是反应物分解的速率或存在量。,a.适宜的温度 设计思路：反应物t1温度+酶溶液，反应物t2温度+酶溶液，反应物t3温度+酶溶液，,反应物tn温度酶溶液 反应物分解的速率或存在量。 在实验步骤中要注意：第一，在酶溶液和反应物混合之前，需要把两者先分别放在各自所需温度下保温一段时间。第二，若选择淀粉和淀粉酶探究酶的最适温度，检测反应物 是否被分解的试剂宜选用碘液，不应该选用斐林试剂，因 斐林试剂需水浴加热，而该实验中需严格控制温度。,b.适宜的pH 设计思路：反应物pH1条件下酶溶液，反应物pH2条件下酶溶液，反应物pH3条件下酶溶液， 反应物pHn条件下酶溶液 反应物分解的速率或存在量。,与酶相关的常见误区警示,(2009全国卷)请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的 催化作用具有专一性，要求完成实验设计、补充实 验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。 实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液、斐林试剂、试管、37恒温水 浴锅、沸水浴锅。,(1)若“”代表加入适量的溶液，“”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。,(2)实验步骤： 按照上表中的设计，取试管、加溶液； ； ； 。 (3)结果预测： 。,(4)结论： 。 (5)在上述实验中，如果仅将37恒温水浴锅的温度调到20，而在其他条件不变的情况下重做上述实验，出现砖红色试管中的颜色会比37时的浅，其原因是 。,解题指导 该实验为验证性实验。要验证酶的专一性，在本实验中可根据底物相同酶不同或底物不同酶 相同时，还原糖是否产生来确定酶是否发挥催化作用。由于要求验证两种酶的专一性，故实验分为4组。另外，验证性实验的结果及结论均是确定的，酶的催化 作用需要适宜的温度，低于最适温度时，酶活性降低，产生的还原糖减少，砖红色变浅。,答案 (1),(2)混匀，37恒温水浴一段时间 取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间 观察实验现象并记录实验结果 (3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和唾液淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀 (4)酶的催化作用具有专一性(其他合理答案也可) (5)20低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少,与酶相关的曲线分析,下列有关酶特性的实验设计最科学、严谨的是 ( ),解析：A选项，酶具有高效性是酶与无机催化剂相 比较而言的，用酶与蒸馏水作对照，只能证明酶具 有催化作用，不能证明酶具有高效性；C选项，应 设置多个试管，分别设置不同的温度条件进行比较；D选项，蔗糖不与碘液反应，不应该用碘液检测，应用斐林试剂检测是否有还原糖产生。,答案：B,1.ATP的分子组成和结构简式 (1)ATP分子的组成 ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写。其中“A”代表腺 苷，“T”代表三个，“P”代表磷酸基团，其分子组成如下：,(2)结构简式：APPP ATP分子中具有两个高能磷酸键。当这种化学键水 解时，放出的能量是一般化学键放出能量的2倍以上。 ATP水解是指ATP分子中高能磷酸键的断裂。,2.ATP的产生途径 生物体的各项生命活动都需要能量作为动力，ATP作为高能化合物既可以储能，又可作为生命活动的直接能源。但是ATP在生物体内含量并不多，需要不断合成。 其产生途径总结如下：,(1)生物共有的途径 有机物 (2)植物特有途径 植物 (3)动物特有途径 磷酸肌酸,3.ATP产生速率与O2供给量之间的关系曲线 (1)在无氧条件下，可通过无氧 呼吸分解有机物，产 生少量ATP。,(2)随O2供应量增多，有氧呼吸 明显加强，ATP产生速率随之增加，但当O2供应 量达到一定值后，ATP产生速率不再增加，此时 的限制因素可能是酶、底物、ADP、磷酸等。,4.ATP与ADP的相互转化 ATP分子中远离A的那个高能磷酸键容易水解和重新生 成，这对于细胞中能量的捕获、贮存和释放非常重要。 ATP在细胞内含量并不多，但可迅速转化循环利用。 如图所示： 转化式：ADPPi能量 ATP。,上述ATP和ADP的相互转化并非单纯的可逆反应，分析如下：,ADP形成ATP时有H2O生成，ATP转化为ADP时则需消耗H2O。 叶绿体中产生的ATP专用于光合作用暗反应，不可用于其他生命活动，且光反应中产生的ATP远多于细胞呼吸过程所产生的ATP。 细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性(生物界具统一性)。,(2009上海高考)下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的是 ( ) A.适宜光照下，叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2 B.只要提供O2，线粒体就能为叶绿体提供CO2和ATP C.无光条件下，线粒体和叶绿体都产生ATP D.叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还 原反应,解题指导 选 适宜光照下，在叶绿体内进行光合 作用，在其光反应阶段可产生ATP，但不消耗O2。因可以合成ATP，故叶绿体内有ATP合成酶。若提供O2，在 线粒体内可以进行有氧呼吸产生CO2，提供给叶绿体，但不为叶绿体提供ATP。无光条件下，叶绿体内不能进行光合作用，故不产生ATP。线粒体内进行有氧呼吸产生ATP，发生氧化还原反应。,D,细胞内能源物质归纳 直接能源物质ATP； 主要能源物质糖类； 主要储能物质脂肪； 重要能源物质葡萄糖； 能源物质糖类、脂肪、蛋白质； 最终能源太阳能。,(2009全国卷)已知2H2O2=2H2OO2，可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。,实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。,(1)实验步骤： ； ； 。 (2)实验结果预测及结论： 整个实验中，经不同处理的试管中，O2的释放速度从快到慢依次是： 。由此可得出的结论是 。 (3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80，重做上述实验，O2释放的速度最快的是 ，原因是 。,解题指导 (1)要验证过氧化氢酶具有催化作用，需 将有无过氧化氢酶设置为单一变量进行对照实验。而 验证过氧化氢酶具有高效性，则需要将催化剂的种类(即：催化剂为过氧化氢酶或Fe3)设置为单一变量进 行对照实验。(2)与Fe3相比，酶具有高效性，所以不 同处理的试管中释放O2的速度从快到慢依次是：加酶 溶液的试管，加FeCl3溶液的试管，加蒸馏水的试管。 (3)在80的高温环境中，酶因失活而失去催化作用， 而FeCl3催化作用加快，故加FeCl3溶液的试管O2释放速 度最快。而另两支试管O2释放速度无明显差异。,答案 (1)取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37恒温水浴锅中保温适当时间 分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液 观察各管中释放气泡的快慢 (2)加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管 酶具有催化作用和高效性 (3)加FeCl3溶液的试管 在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性,比较过氧化氢酶和Fe3的催化效率 探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用 一、实验原理 1.比较过氧化氢酶和Fe3的催化效率,2.探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用 (1)非还原糖 还原糖 (2)还原糖斐林试剂 砖红色沉淀。 (3)用淀粉酶分别催化淀粉溶液和蔗糖溶液后，再用斐林 试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判断淀粉酶是否 对二者都有催化作用，从而探索酶的专一性。,二、实验步骤、现象及结论 1.比较过氧化氢酶与Fe3的催化效率 (1)实验内容,(2)实验注意事项 要求用新鲜肝脏，新鲜的肝脏中过氧化氢酶的含 量及活性较高。 滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液的滴管不能混用。否 则，由于酶的高效性，即使少量的酶带入FeCl3溶液 中，也会使对照组有较多O2放出，会影响实验结果 的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误判断。 将肝脏研磨成液，目的是使细胞内的过氧化氢酶 充分释放出来，增大与H2O2的接触面积。,2.探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用 (1)实验步骤、现象与结论,(2)实验成功的关键 本实验的关键是蔗糖的纯度，以及蔗糖溶液的新鲜程度。 实验用的蔗糖必须保持纯净，实验前先用斐林试剂检 验一下，如无砖红色沉淀的产生，则可供学生实验使用。 蔗糖溶液应现用现配，以免时间过长后被微生物分解 成还原糖，影响实验效果。,(3)注意事项 试管必须洗刷干净，以免残留还原糖，影响下一 组的实验效果。 制备淀粉溶液，必须完全冷却后才能使用，以免 温度过高而破坏淀粉酶的活性。,(2010烟台质检)下表是验证酶的催化特性的几组实验，15号试管内装有等量的H2O2溶液，对实验的处理如表所示，请回答：,(1)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别，可选用的实验组合是 。 (2)在14号的对照实验中，作为对照组的是 ； 在13号实验组中属于自变量的有 。 (3)若14号的实验都是为了验证酶的某项特性而设置的对照，那么，其中设置不科学的是 号，应如何改进？ 。,(4)若要证明酶的活性受酸碱度的影响，而再增设5号试管，则5号试管的实验处理方法 是 。5号试管与 号试管可作为一组对比实验，从而证明酶的活性受酸碱度的影响。,解题指导 (1)要研究生物催化剂与无机催化剂 的差别，选用有机催化剂酶，新鲜肝脏中含 有过氧化氢酶；另需选用无机催化剂，Fe3和过 氧化氢酶可作为分解过氧化氢的催化剂。(2)一个 实验通常分为实验组和对照组(控制组)。本实验中 3号为对照组。与3号相比较，1号试管加了无机催 化剂3.5% FeCl3溶液，2号试管加了有机催化剂20% 鲜猪肝液。,(3)4号与2号作对照，存在两个自变量，即温度和20%熟猪肝液。一个典型的对照实验，只含有一个自变量。(4)证明酶的活性受酸碱度的影响，自变量是pH，酶、底物、温度等条件都应保持相同且适宜。,答案 (1)试管1、2 (2)3号 3.5% FeCl3溶液、20%鲜猪肝液 (3)4 将0改为常温或将20%熟猪肝液改为20%鲜猪肝液 (4)2滴20%鲜猪肝液、盐酸(或NaOH)、常温 2,1.(2009重庆高考)下列有关酶的叙述，正确的是 ( ) A.高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性 B.酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质 C.细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶 D.细胞质中没有作用于DNA的解旋酶,解析：高温能破坏酶的结构使其失去活性，而低温抑制酶的活性，当温度升高时，酶活性可以恢复。酶是活细胞产生并具有催化作用的有机物，大多数是蛋白质，少数是RNA。细胞质基质中有催化葡萄糖分解形成丙酮酸的酶(即细胞呼吸第一阶段的酶)。细胞质中线粒体和叶绿体中的DNA可复制转录，故细胞质中有解旋酶。,答案：C,2.(2009宁夏高考)下图表示酶活性与温度的关系。下列叙 述正确的是 ( ) A.当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降 B.当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升 C.酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存 D.酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严 重,解析：由图可知，在一定温度范围内，随温度的升高酶活性增强，t1属于此区间；超过适宜温度后，酶活性随温度升高而下降，t2属于此区间。在高温没有使酶失活的范围内，酶活性可随温度的变化而变化，只有较高的温度才能破坏酶的空间结构。,答案：B,3.ATP的结构简式可表示为APPP，下列图示正 确表示ATP的是 ( ),解析：A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，与一个磷酸结合后即为构成RNA的基本单位之一，为腺嘌呤核糖核苷酸，腺嘌呤核糖核苷酸与一个磷酸结合即为ADP，与两个磷酸结合即为ATP。,答案：A,4.(2010扬州模拟)猪笼草是一种食虫植物，为了验证猪 笼草分泌液中有蛋白酶。某学生设计了两组实验，如 图所示。在35水浴中保温一段时间后，甲、乙试管 中加入适量的双缩脲试剂，丙、丁试管中不加任何试 剂。对实验现象的预测正确的是 ( ),A.甲和乙中溶液都呈紫色；丙和丁中蛋白块消失 B.甲中溶液呈紫色、乙中溶液不呈紫色；丙中蛋白块 消失、丁中蛋白块不消失 C.甲和乙中溶液呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中蛋白 块不消失 D.甲和乙中溶液都不呈紫色；丙中蛋白块消失、丁中 蛋白块不消失,解析：甲试管中蛋白液中的蛋白质被猪笼草分泌液中的蛋白酶分解，但蛋白酶的化学本质是蛋白质，酶在反应前后理化性质不变，加入双缩脲试剂后呈紫色；乙试管加入了蛋白液和水，蛋白质不被分解，加入双缩脲试剂后呈紫色；丙试管加入猪笼草分泌液，其中的蛋白酶将蛋白块分解，故蛋白块消失；丁试管加入水，蛋白块不能被分解，故蛋白块不消失。,答案：C,5.酶是由活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物， 生物体内的化学反应，基本上都是在酶的催化下进行的。 请根据下列有关酶促反应的实验操作，回答相关问题：,(1)本实验的自变量是 。 (